盘点：2016年Nature Nanotechnology封面重大科研成果

【前言】

转眼迈入2017年，你是否依然马不停蹄地奋斗在科研的第一线？你可曾想过梳理过去一年的科研进展？本篇文章汇总了2016年Nature Nanotechnology的11期封面文章（第十期为纪念刊），期待通过回顾过去一年的全球研究亮点来开启你的2017科研路。

【成果速览】

2016年1月刊：可逆纳米容器中的化学

光响应分子功能化的纳米粒子可在紫外光照射下组装成超晶（supracrystals），在可见光照射下又可解组装。这种动力学结构可以诱捕溶液中的小分子并加速化学反应过程。本期封面图片描绘了蒽在超晶结构中的二聚反应，反应物不断进入的同时产物也被不断排出。

封面文章：Reversible trapping and reaction acceleration within dynamically self-assembling nanoflasks（Nat. Nanotechnol.，2016，DOI：10.1038/nnano.2015.256）

2016年2月刊：专为选择性输运而设计的DNA通道

生物离子通道控制着细胞膜跨膜运输，而人工合成此类通道的类似物可以应用于传感器和药物释放等领域，然而可控合成人工通道依然极具挑战性。Stefan Howorka及其同事目前成功制备了仿生分子阀门，这种阀门可以用于控制物质的双层跨膜输运。该仿生阀门有DNA链组成，可以通过带电荷基团来识别有机小分子的输运。

封面文章：A biomimetic DNA-based channel for the ligand-controlled transport of charged molecular cargo across a biological membrane（Nat. Nanotechnol.，2016，DOI：10.1038/nnano.2015.279）

2016年3月刊：硅的贝尔不等式违反现象

所谓违反贝尔不等式（bell inequality）可以被视为有能力创造和控制一对量子比特的量子态的证据。Andrea Morello等人证明了硅中一对量子比特存在贝尔不等式违反现象。本期封面图片对磷原子量子态的测量数据进行可视化绘制，表现了作为量子计算核心的纠缠量子态的存在。

封面文章：Bell's inequality violation with spins in silicon（Nat. Nanotechnol.，2016，DOI：10.1038/nnano.2015.262）

2016年4月刊：“点水成金”

水污染时刻影响着每一个人的生活，然而现有污水净化方法成本过高。Raffaele Mezzenga以及Sreenath Bolisetty发展了一种由淀粉样纤维以及多孔碳组成的杂化膜。利用这种成本低廉的过滤膜可以有效去除水中的放射性废物以及重金属离子。另外，这种淀粉基膜可以将重金属离子污染物还原成金属纳米颗粒或者金属薄膜。

封面文章：Amyloid–carbon hybrid membranes for universal water purification（Nat. Nanotechnol.，2016，DOI：10.1038/nnano.2015.310）

2016年5月刊：轻松制备双层石墨烯

Bernal双层石墨烯（BLG）在电场作用下拥有可调带隙，这一性质在光电和电子领域均有深远的应用价值。然而高品质BLG的规模化合成一直是一个不小的挑战。Rodney Ruoff，James Hone，Luigi Colombo以及他们的同事如今证明利用氧气活化化学气相沉积可以在铜箔上生长出接近毫米级别并且带隙值超过100meV的BLG。本期封面图片演绎了标记有碳同位素的BLG的拉曼映射图像，可以看到BLG呈六边形并被单层石墨烯包围。这种类型的拉曼映射图像能够帮助阐明BLG的生长机制。

封面文章：Oxygen-activated growth and bandgap tunability of large single-crystal bilayer graphene（Nat. Nanotechnol.，2016，DOI：10.1038/nnano.2015.322）

2016年6月刊：制造磁性纳米图案

用于在纳米尺度控制磁性的工具对光学、电子学以及自旋电子学的发展是至关重要的。E. Albisetti，D. Petti，E. Riedo，R. Bertacco以及他们的团队如今为创造可完全重构磁性纳米图案引入了一个新的概念，热学辅助磁性扫描探针光刻（thermally assisted magnetic scanning probe lithography）。在这种方法里，热纳米尖端能够在反铁磁性/铁磁性多层薄膜中实现高度的局域场冷却。这一方法中，在不改变薄膜化学和拓扑学的条件下，可利用可控的自旋状态实现磁性纳米结构的可逆图案化。

封面文章：Nanopatterning reconfigurable magnetic landscapes via thermally assisted scanning probe lithography（Nat. Nanotechnol.，2016，DOI：10.1038/nnano.2016.25）

2016年7月刊：化学电子学的意义

传统的电子电路是以半导体材料为基础，然而，非硅基器件也越来越受到研究的关注。Yong Yan，Scott Warren，Patrick Fuller以及Bartosz Grzybowski近期制备了仅仅基于功能化金属纳米颗粒的柔性电子电路。这种化学电子器件整合了用有机配体功能化过的金属纳米颗粒，可以检测、加工和报告诸如湿度等化学信号。

封面文章：Chemoelectronic circuits based on metal nanoparticles（Nat. Nanotechnol.，2016，DOI：10.1038/nnano.2016.39）

2016年8月刊：仿神经元相转变材料

神经膜（neuronal membrane）能够从附近的神经元中收集并整合突触后电位（postsynaptic potential）信号，当这一信号值达到某一阈值后，将会触发动作电位。受此启发，Tomas Tuma，Evangelos Eleftheriou和同事们利用工作时间尺度为纳秒的单纳米器件成功复现了这一整合-触发功能。为了实现这一目标，研究人员开发了可在非晶和晶态之间进行可逆相转变硫族化合物材料。这些器件表现出内在的随机动力学和生物神经元类似性，在神经形态计算领域将有潜在的应用价值。

封面文章：Stochastic phase-change neurons（Nat. Nanotechnol.，2016，DOI：10.1038/nnano.2016.70）

2016年9月刊：“复合击打”石墨烯鼓

纳米机械器件在量子物理学和质量检测等领域均受到高度的研究关注。石墨烯基谐振器表现出高共振频率以及多样化机械模式等特点。利用低张力（low-tension）的石墨烯鼓（graphene drums），Mandar Deshmukh等人实现了张力介导的多模式非线性耦合并展现了增大谐振器运动振幅的能力。本期封面图片就形象地展示了石墨烯鼓两种模式的动态耦合以及产生的能量转移现象。

封面文章：Dynamical strong coupling and parametric amplification of mechanical modes of graphene drums（Nat. Nanotechnol.，2016，DOI：10.1038/nnano.2016.94）

2016年11月刊：原子硬盘

安置单个原子技术的出现为实现具有极高存储密度的数据读写提供了可能。Floris Kalff等学者发展了一种新型技术，在这种技术中，铜晶体上的单个氯原子所在的位置均可被用于编码。本期封面图片是一张原子比特图案的扫描隧道显微图像。

封面文章：A kilobyte rewritable atomic memory（Nat. Nanotechnol.，2016，DOI：10.1038/nnano.2016.131）

2016年12月刊：一维DNA链

为了完成数种功能，DNA在自然状态下呈现凝聚形态。这种DNA的凝聚展现出了缺乏空间组织性的多分散结构。Simmel，Bar-Ziv以及他们的团队利用电子束在可光修饰（photo-modifiable）的生物芯片上进行图案化，可致使DNA树突（DNA dendrites）崩塌形成一维纤维。这一系统不仅实现了DNA微观尺度图案化，也可以与DNA纳米技术联合用来传播生物信号。

封面文章：DNA condensation in one dimension（Nat. Nanotechnol.，2016，DOI：10.1038/nnano.2016.142）

本文由材料人编辑部学术组cailiaoniuer供稿，材料牛编辑整理。

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